高考化学二轮专题复习讲义《物质结构与元素周期律专题复习》.docx
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高考化学二轮专题复习讲义《物质结构与元素周期律专题复习》
物质结构与元素周期律专题复习
【考点突破】
一、高考风向标
物质结构与元素周期律这部分知识主要出现在选择题及填空题中。
在选择题中，主要是有关原子结构的计算、同位素、元素周期律中物质或元素性质的递变规律、元素在周期表中的位置与其性质的关系、化合物中原子的电子排布、分子的结构、晶体的结构和性质、新发现的元素等。
在非选择题中，主要考查元素的推断，物质的结构、性质、位置三者的关系。
在高考卷中，本部分试题一般3个左右，分值为25分（03年，3道27分；04，2道12分；05年，三套试题中：
第I套3道27分；第II套3道25分；第III套没有出现）
由于本章内容是对元素化合物知识的概括和总结，同时对元素化合物性质的学习和归纳又具有积极的指导意义，所以我们在复习本章知识时，一定要注意总结规律、找出特例，明确失分点及其产生的原因，有目的、有针对性地进行复习。
可以预测2006年高考试题中，元素位、构、性三者的关系仍是高考命题的主要依据，对这三者的关系，高考常以原子序数大小、原子或离子半径大小、离子氧化性或还原性强弱等比较型试题和物质的组成、元素位置及化合价、化合物的性质、结构推断等题型进行考查，此类知识点常以选择题和推断题的形式出现。
二、高考考点逐个突破
1.考查原子结构
例1.（05上海高考）下列离子中，电子数大于质子数且质子数大于中子数的是（）
A.D3O+B.Li+C.OD-D.OH-
解析：
对于中性微粒，质子数等于电子数；对于阳离子，由于失电子，造成质子数大于电子数；对于阴离子，质子数小于电子数。
“电子数大于质子数”的只可能为C、D，但能满足“质子数大于中子数”的只有D。
答案为D
评析：
电子数与质子数的大小关系，不需要看具体的数据，只需看离子所带电荷的性质。
对于中性的分子或原子来说，质子数与电子数相等；对于阳离子来说，质子数大于电子数；对于阴离子来说，质子数小于电子数。
至于质子数与中子数的关系，必须知道粒子的质子数和质量数，只要有一个不清楚，二者的关系就不能确定。
2.考查原子半径
例2.（02江苏综合）下列叙述正确的是（）
A.同周期元素中VIIA族元素的原子相对质量大
B.VIA族元素的原子，其半径越大，越容易得到电子
C.室温时，零族元素的单质都是气体
D.所有主族元素的原子，形成单原子离子时的化合价和它的族序数相等
解析：
此题主要考查元素周期表中，同周期同主族元素性质的一些递变规律，在同周期中零族元素的原子半径最大，而在同主族中，半径越大，越难得到电子。
单原子离子的化合价和它的族序数不一定相等，如IVA族铅形成的Pb2+。
答案为C。
评析：
对于同主族元素来说，从上到下，原子半径及相对应的离子半径依次增大；总的来说，相对原子质量依次增大；零族元素的单质全部为气体，IIA族、IIIA族、IVA族元素的单质全部为固体，VA、VIA族元素中只有氮气和氧气常温下呈气态（其余都为固态），VIIA族元素的单质既有气体、液体、还有固体。
一般来说，形成简单离子时，其所带的电荷数与该元素最外层电子数相等，但也有例外的，如最外层电子数比较多的铅、锡等元素，它们在反应时可以表现出不同的化合价，生成不同的离子。
3.考查化合价
例3.（05全国理综I）下列说法中正确的是（）
A.非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数
B.非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于该元素原子的最外层电子数
C.最外层有2个电子的原子都是金属原子
D.最外层有5个电子的原子都是非金属原子
解析：
一般来说，非金属元素的最高正价等于其最外层电子数（O、F除外），最低负价等于8－最外层电子数（H除外）。
金属元素的最外层电子数一般比较少，但也有比较多的，如铋，最外层有5个电子。
答案为A。
评析：
元素的原子在转化为离子时，总是向最外层8电子稳定结构的趋势进行，当原子的最外层电子数比较多时，通常容易得到电子；当原子的最外层电子数比较少时，通常容易失去电子。
但此规律又不是绝对的，如H虽然最外层只有一个电子，但还能得电子；而铅和锡，最外层电子数虽然比较多，还是能够失电子。
4.考查元素周期律
例4.（04江苏高考）X、Y是元素周期表中VIIA族中的两种元素。
下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是（）
A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B.X的氢化物的沸点比Y的氢化物沸点低
C.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
D.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
解析：
非金属性越强，氢化物越稳定，置换能力越强。
对于组成和结构相似的同主族元素形成的分子来说，非金属性越弱，相对分子质量越大。
A、B、D选项都说明X的非金属性比Y弱，故答案为C。
评析：
非金属性的强弱比较可以从以下几个方面考虑：
（1）与氢气化合越容易，非金属性越强；
（2）气态氢化物越稳定，非金属性越强；（3）最高价氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性越强；（4）非金属性强的元素可以把非金属性弱的元素从其化合物中置换出来；（5）同主族从上到下非金属性减弱；（6）同周期从左至右非金属性增强；（7）电解时，溶液中越易放电的单核阴离子对应的元素非金属性越弱。
同主族元素，从上到下，电子层数依次增大，原子半径依次增大，相对原子质量依次增大，非金属性依次减弱。
5.考查元素周期表
例5.（04全国理综）2003年，IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）推荐原子序数为110的元素的符号为Ds，以纪念该元素的发现地（Dermstadt，德国），下列关于Ds的说法不正确的是（）
A.Ds原子的电子层数为7
B.Ds是超铀元素
C.Ds原子的质量数为110
D.Ds为金属元素
解析：
本题考查对元素周期表结构的掌握情况。
周期数＝电子层数，原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数，86Rn位于第六周期零族，其下一周期同族的元素原子序数应为
，故110Ds的电子层数应为7，是超铀元素，是金属元素。
故答案为C。
评析：
在判断元素的性质时，首先应弄清元素在周期表中的位置。
然后利用已知同主族元素的性质及同主族元素的性质递变规律，预测未知元素的性质。
6.考查化学键及分子构成
例6.（05江苏高考）A、B、C、D四种短周期元素的原子半径依次减小，A与C的核电荷数之比为3：
4，D能分别与A、B、C形成电子总数相等的分子X、Y、Z。
下列叙述正确的是（）
A.X、Y、Z的稳定性逐渐减弱
B.A、B、C、D只能形成5种单质
C.X、Y、Z三种化合物的熔沸点逐渐升高
D.自然界中存在多种由A、B、C、D四种元素组成的化合物
解析：
此题考查的是物质结构、元素周期律等知识。
由A、C的核电荷数之比为3：
4，确定A为碳元素，C为氧元素。
由D分别能与A、B、C形成电子总数相等的分子可以确定B为氮，D为氢。
X为CH4，Y为NH3，Z为H2O。
选项A中，氢化物的稳定性应与其非金属性关系相同，故氢化物的稳定性依次增强。
选项B中，A、B、C、D形成的单质常见的有H2、D2、T2、HD、HT、DT、金刚石、石墨、N2、O2、O3等。
碳、氮、氧的单质还有多种同位素构成的单质。
显然B不正确。
C中，比较熔沸点，可先看状态，水为液态，熔沸点最高；再看相对分子质量，不难得出熔沸点的关系为X＜Y＜Z。
D中，就碳来说，形成数以百万计的有机物，H、O、N也能形成许多物质，D正确。
答案：
CD
评析：
在元素推断中，我们常常需要大胆假设，根据相关信息进行科学论证。
象上题这样，我们就可预测D要么为氢，要么为氧。
然后加以论证：
若D为氧，由于A、B、C的原子半径不同，也就是它们属于不同元素，化合价不同，形成的氧化物中氧原子个数不同，则对于短周期元素来说，很难形成电子总数相等的分子。
故D应为氢元素，这样也就确定了A、B、C都为非金属元素，再根据A、C的核电荷数关系即可确定其为何种元素，打开了突破口，也就容易得出其它元素。
例7.（05江苏模拟）下列说法中正确的是（）
A.氢键是一种强度介于离子键和共价键之间的化学键
B.所有物质中都存在化学键
C.含有极性键的分子一定是极性分子
D.含有离子键的化合物一定是离子化合物
解析：
此题考查晶型与键型之间的关系。
（特例验证法）
A项：
氢键不是化学键，化学键有：
离子键、共价键、金属键三种，则A错误；B项：
惰性单质是单原子分子，只存在分子间作用力，分子内部没有化学键，则B错误；C项：
CH4是含有极性键的非极性分子，所以此说法错误；D项：
含有离子键的化合物一定是离子化合物，则D正确。
答案为D。
7.考查晶体的类型、结构及计算
例8.（05上海高考）下列说法错误的是（）
A.原子晶体中只存在非极性共价键
B.分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力
C.金属晶体通常具有良好的导电、导热和延展性
D.离子晶体在熔化状态下能导电
解析：
原子晶体中，有的是单质，原子间存在非极性共价键；有的是化合物，原子间存在极性共价键。
分子晶体微粒间只存在分子间作用力。
金属晶体内存在自由电子，因而能导电、导热，并具有延展性。
离子晶体在熔化状态下，离子能自由移动，因而能导电，答案为A。
评析：
在分析晶体的结构时，我们通常要明确晶体的几种代表物，明确晶体的常见性质，然后利用这些固有的知识对试题中的选项进行判断。
例9.下图是氯化铯晶体的晶胞结构示意图（晶胞是指晶体中最小的重复单元），其中黑球表示氯离子、白球表示铯离子。
已知晶体中2个最近的铯离子的核间距离为acm，氯化铯的摩尔质量为Mg/mol，则氯化铯晶体的密度为（）
A.
B.
C.
D.
解析：
以小立方体为研究对象：
体积为a3cm3，铯离子个数为
所以，小立方体中只含有1个氯化铯。
根据摩尔质量求得1个氯化铯的质量为
。
由体积、密度、质量的关系得：
C项正确。
答案为C。
评析：
与空间构型相关的化学试题，是学科间的综合试题，近几年理科综合要求较低，重点掌握氯化钠、氯化铯、二氧化硅、石墨等典型结构，利用分摊法，确定好研究对象，弄清体积（数学问题）、质量（化学问题，利用摩尔质量求得）、密度之间的关系。
【难点突破】
一、同周期同主族元素性质的递变规律
例1.下列叙述正确的是（）
A.同周期元素中，0族元素的原子半径最小
B.现已发现的IIA族元素的单质在常温常压下都是固体
C.VIIA族元素的原子，其半径越大，越容易得到电子
D.所有的主族元素的简单离子的带电荷数与其族序数相等
解析：
同周期元素从左至右原子半径逐渐减小，但稀有气体反常，故A错误；VIIA族元素的原子半径从上到下逐渐增大，非金属性减弱，金属性增强，即得电子能力减弱，而失电子能力增强。
故C错误；主族元素的简单阳离子的化合价与其族序数相等，而阴离子不等，故D错误。
综上所述选B。
评析：
要比较元素的性质，通常将两种元素放在元素周期表中，利用其在周期表中的位置进行比较。
在周期表中，元素的化学性质遵循以下递变规律：
①同周期元素，从左到右，金属性依次减弱，非金属性依次增强。
同主族元素，从上到下，金属性依次增强，非金属性依次减弱。
②金属性越强，单质的还原性越强，对应离子的氧化性越弱；单质与水或酸反应越剧烈，置换出氢越容易；最高价氧化物的水化物的碱性越强，溶解度越大，热稳定性越强。
③非金属性越强，单质的氧化性越强，对应离子的还原性越弱；单质与氢气反应越剧烈，氢化物越稳定；最高价氧化物的水化物的酸性越强。
二、元素在周期表中位置的确定
例2.第三周期元素R，它的原子最外电子层上达到饱和所需电子数小于次外层和最内层电子数之差，但等于最内层电子数的正整数倍。
下列说法正确的是（）
A.常温下，能稳定存在的R的氧化物都能与烧碱溶液反应
B.R的最高价氧化物对应的水化物都是强酸
C.在固态时，R的单质属于同一类型的晶体
D.在常温下，R的气态氢化物都能在空气中稳定存在
解析：
本题考查的是对电子排布知识的运用，依题意推导知：
R可能是Si或S；然后逐项分析，应知：
硅酸是弱酸、硫酸是强酸；Si是原子晶体，S是分子晶体；SiH4不稳定。
而SO2、SiO2都是酸性氧化物，都可以与烧碱反应，所以只有A项是正确的。
评析：
要判断元素的性质，首先应确定元素的种类，也就是要确定元素在周期表中的位置。
如何预测某元素在周期表中的位置呢？
如116号元素，现要确定它在周期表中的位置。
我们可以用电子排布式来确定，但常常从各周期所容纳的元素种数来确定。
我们知道，各周期排满原子后，其元素的种数依次为：
1周期，2种；2、3周期，8种；4、5周期，18种；6、7周期，32种。
7个周期排满原子后，共容纳原子118种。
现在某元素为116号元素，比118少2，说明此元素位于118号元素前面第二种元素的位置。
118号元素为0族元素，117号元素为VIIA族元素，则116号元素为VIA族元素，因此该元素是第7周期第VIA族元素。
三、利用电子层结构判断元素的性质
例3.四种主族元素的离子
和
（a、b、c、d为元素的原子序数），它们具有相同的电子层结构，若m>n，对下列叙述的判断正确的是（）
（1）a-b=n-m，
（2）元素的原子序数a>b>c>d，（3）元素非金属性Z＞R，（4）最高价氧化物对应水化物的碱性X＞Y
A.只有（3）正确
B.
（1）
（2）（3）（4）正确
C.
（1）
（2）（3）正确
D.
（2）（3）正确
解析：
由题意知，a-m=b-n=c+n=d+m
又m>n，则
（1）错，
（2）正确。
对于主族元素简单阳离子所带的正电荷数为其族序数，阴离子所带的负电荷数为8－族序数，故Z、R位于X、Y的上一周期，且Z在R后，X在Y后，故（3）正确，（4）错。
综合以上情况，故D正确。
评析：
一般来说，金属元素形成阳离子时，要比其原子少一个电子层；非金属元素形成阴离子时，电子层数不变，即与其原子的电子层数相同。
若两元素的原子相差一个电子层，形成离子后，相差二个电子层，则电子层数少的那种元素必为金属元素，电子层数多的那种元素必为非金属元素。
四、晶体类型的判断
例4.下列各组物质各自形成的晶体，都属于分子晶体的化合物的是（）
A.H2O、HD、C3H8
B.P2O5、CO2、H3PO4
C.SO2、SiO2、CS2
D.CCl4、（NH4）2S、H2O2
解析：
本题的关键是审题要细心。
HD是氢气，A错；SiO2为原子晶体，C错；（NH4）2S为离子晶体，D错。
只有B正确。
评析：
判断晶体的类型，通常有下列几种方法：
（1）根据晶体晶格质点和质点间作用力判断
离子晶体晶格质点是阴、阳离子，质点间作用力是离子键；原子晶体晶格质点是原子，原子间作用力是共价键；分子晶体晶格质点是分子，分子间作用力是范德华力；金属晶体晶格质点是金属离子（自由电子），作用力是金属键。
（2）根据物质分类判断
金属氧化物（如K2O、Na2O2等）、强碱（如NaOH、KOH等）和绝大多数盐类是离子晶体，大多数非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物、绝大多数有机物是分子晶体。
常见原子晶体单质有金刚石、晶体硅等，常见的原子晶体化合物有二氧化硅、碳化硅等；常见金属晶体是除汞外的金属单质。
（3）依据熔沸点判断
离子晶体熔点较高，一般是数百甚至是一千多摄氏度；原子晶体熔点最高，可达一千到几千摄氏度；分子晶体熔点最低，一般在几百摄氏度以下；金属晶体一般熔点也较高，个别的很低。
（4）依据导电性判断
离子晶体熔化或水溶液能导电，原子晶体一般为非导体（石墨除外），分子晶体为非导体，但有的是电解质，溶于水电离也能导电。
金属晶体是电的良导体。
（5）根据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大且脆，原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且脆。
金属晶体多数硬度大，个别较小，有延展性。
五、化学键的判断
例5.下列物质中，只含离子键的是（）
A.NaOHB.NaCLC.AlCl3D.Na2O2
解析：
A中，NaOH既含离子键，又含极性共价键；B中，NaCl只含离子键；C中，AlCl3虽然含有金属元素，但Al与Cl之间存在的是共价键；D中，Na2O2既含离子键，又含非极性共价键。
故答案为B。
评析：
要正确分析物质中所含的化学键及作用力，必须掌握下列知识：
1.单质
（1）非金属单质
①构成双原子分子或多原子分子
如：
H2、O2、O3等，原子间通过形成共用电子对（电子云重叠）而形成分子。
由于同种元素原子核对外层电子的吸引力相同，因此共用电子对位于两原子的中央，形成非极性键。
分子间只存在微弱的作用力，即范德华力。
②构成单原子分子
稀有气体，如：
He、Ne、Ar、Kr等，由于它们的最外层已达到相对稳定结构，因此原子间不再形成化学键，只存在微弱的范德华力。
③不能构成分子
如：
金刚石，每个碳原子与周围的四个碳原子通过电子云重叠而形成四个非极性共价键，构成空间网状结构。
如：
石墨，每个碳只拿出最外层的三个电子与周围的三个碳原子形成三个非极性共价键，构成平面网状结构。
另外的那个最外层电子就成为自由电子，而使它具有导电性，类似于金属晶体中的金属键。
层与层之间只存在微弱的范德华力。
（2）金属单质
金属通常以金属离子和自由电子的形式存在，有的以原子的形式存在。
金属离子和自由电子之间通过金属键相结合。
2.化合物
（1）共价化合物
①分子型如：
HCl、H2O等。
原子间存在极性共价键，分子间存在范德华力。
再如：
H2O2中，H、O原子核间存在极性共价键，两个O原子间存在非极性键，H2O2分子间存在范德华力。
②原子型如：
SiO2、SiC，它们构成原子晶体，原子间仅存在极性共价键。
（2）离子化合物
由阴、阳离子构成，阴、阳离子间存在离子键。
若阳离子为
，内部存在共价键和配位键。
若阴离子为复杂离子，还存在共价键。
如OH-，O与H原子间存在极性共价键；
六、微粒半径大小的比较
例6.下列微粒半径的大小关系，不正确的是（）
A.Na>Be>C>FB.S2->S>O>F
C.S2->Cl->K+>Ca2+D.Cl>Li>N>He
解析：
A中，Na原子半径大于Li，Li大于Be，Be、C、F在周期表中同周期，A正确。
B中，S、O同主族，O、F同周期，
半径大于S原子半径，B正确。
C中，四者的电子层结构相同，核电荷数依次增大，半径依次减小，C正确。
D中，虽然Cl的电子层数比Li多，但半径却比Li小，N的原子半径也小于He的原子半径，D不正确。
评析：
要正确判断微粒半径的大小，应掌握以下规律：
1.不同元素
（1）同周期元素的原子、离子
从左到右，随着核电荷数的递增，原子半径依次减小，阳离子半径依次减小，阴离子半径依次减小。
如：
Na>Mg>Al>Si，Na+>Mg2+>Al3+，S2->Cl-。
（2）同主族元素的原子、离子
从上到下，随着核电荷数的递增，原子半径依次增大，阳离子半径依次增大，阴离子半径依次增大。
如：
Li（3）电子层结构相同的离子
随着核电荷数的递增，离子半径依次减小。
如：
S2->Cl->K+>Ca2+，F->Na+>Mg2+>Al3+。
（4）无共同点的元素
可借助参照物进行比较如：
S2-与AL3+可借助于O2-，Al3+2.同种元素
阳离子＜中性原子＜阴离子。
价态越高的微粒半径越小，如：
Fe3+总结以上各点，可以得到以下规律：
要判断微粒半径的大小，首先应看电子层数。
一般情况下，电子层数越多，半径越大；若电子层数相同，则看核电荷数，核电荷数越大，半径越小，若电子层数相同，核电荷数也相同，则看核外电子数，核外电子数越多，半径越大。
通常稀有气体元素的原子半径反常，原因是：
①一般非金属元素的原子半径为形成共价键的分子内两原子核间距离的一半，由于电子云重叠，导致原子半径的测定值偏小。
②稀有气体元素原子核的最外层已达相对稳定结构，受外界条件的影响小。
七、元素推断
例7.某元素X最高价含氧酸的相对分子质量为98，且X的氢化物的分子式不是
，则下列说法正确的是（）
A.X的最高价含氧酸的分子式可表示为H3XO4
B.X是第二周期VA族元素
C.X是第二周期VIA族元素
D.X的最高化合价为+4
解析：
此题考查了原子结构、元素在周期表中的位置与物质性质的关系。
最高价含氧酸的相对分子质量为98的酸常见有两种：
硫酸和磷酸。
且磷元素的氢化物的分子式不是H2X，而是PH3，故X应为磷。
答案为A。
例8.下列元素中一定为主族元素的是（）
（1）最高正价为+6价，并且不能与氢形成气态氢化物
（2）最外层电子数为1，并且有+1、+2两种化合价
（3）除最外层外，其余各电子层都达到了饱和
（4）次外层电子数是最外层电子数的3倍
（5）最外层电子数为3的一种元素
（6）能形成气态氢化物的一种元素
（7）最高价氧化物对应的水化物是酸的一种元素
A.
（1）（3）（5）（6）（7）
B.
（2）（4）（6）（7）
C.（4）（5）（6）
D.
（1）（3）（4）（5）（6）（7）
解析：
（1）化合价为+6价的可能是主族元素，也可能为副族元素。
（2）最外层电子数为1，并且有+1、+2两种化合价，一定为过渡元素。
（3）除最外层外，其余各电子层都达到了饱和，可能是主族元素，也可能是过渡元素，如铜、锌等。
（4）次外层电子数是最外层电子数的3倍，一定为硒。
（5）最外层电子数为3的一种元素，一定是主族元素，因为过渡元素的最外层电子数都不大于2。
（6）能形成气态氢化物的一种元素，一定是非金属元素，因为只有非金属元素才能形成气态氢化物。
（7）最高价氧化物对应的水化物是酸的一种元素，可能为过渡元素，如锰、铬等。
故答案为C。
例9.A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大。
B原子的最外层电子数是其次外层电子数的2倍；C的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成一种盐X；E与A同主族；A、B、C这三种元素，每一种与D都能形成元素的原子个数比不相同的若干种化合物。
（1）写出下列元素的元素符号：
A___________，E___________；
（2）D在周期表中位于第___________周期，第___________纵行；
（3）B的最高价氧化物的电子式为___________；
（4）E和D形成的化合物与水反应的化学方程式为___________；
（5）盐X的水溶液显___________（填“酸”“碱”或“中”）性，其原因用离子方程表示是：
______________________。
解析：
由“B原子的最外层电子数是其次外层电子数的2倍”，可确定其为6号元素碳。
由“C的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成一种盐X”可确定其为氮，因为只有氮元素的氢化物的水溶液呈碱性。
由“A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大”和“E与A同主族”可知，A只可能为“H、Li、Be、B”，又由“A、B、C这三种元素，每一种与D都能形成元素的原子个数比不相同的若干种化合物”知，D应为氧。
能与氧生成多种氧化物的只有H，故E为Na。
答案为：
（1）H，Na
（2）2，16
（3）
（4）
（5）酸；
评析：
要迅速推断元素，应明确知识点是如何设置在试题中的。
元素推断题知识点的设置通常有下列四种模式：
1.知识点设置在原子结构的特殊性上
（1）族序数等于周期数的元素是H、Be、Al等；
（2）最
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